“La Técnica al Servicio de la Patria”

Precio $70.00 Vol. 16 Núm. 1 • Enero-Marzo de 2012 • Científica: The Mexican Journal of Electromechanical Engineering • ESIME

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

“La Técnica al Servicio de la Patria”

Estudio de las características cualitativas de aerogeneradores mediante

un modelo a escala

Study of Qualitative Characteristics of Windmill by Means of Model Boris Voronin,

Mariano David Zerquera-Izquierdo M

ÉXICO

Identificación de atributos para la medición del desempeño del sistema producto cebada del estado de Hidalgo, México

Identifying Attributes for Measuring the Performance of the Barley System-Product in Mexico

Francisca Santana-Robles, Rafael Granillo-Macías M

ÉXICO

Análisis de esfuerzo de contacto en engranes rectos aplicando el criterio de Hertz con ingeniería asistida por computadora Contact Stress Analysis of Spur Gears Applying Hertz's Formula with Computer Aided Engineering

Jorge Carro-Suárez Fabiola Flores-Salazar Irma Flores-Nava M

ÉXICO

Sistema de gestión de administración en integridad mecánica y confiabilidad operativa para

plataformas marinas fijas

System of Administration Management Mechanical Integrity and Reliability

Jorge Enrique Martínez-Frías Francisco Sánchez-Pineda Juan Carlos Gutiérrez-López M

ÉXICO

3-9

DIRECTORIO

Guillermo Urriolagoitia Calderón Editor en Jefe

Alma Vicenta Miranda Godínez Coordinación Editorial

Cuauhtémoc Jiménez Pérez Edición Técnica

Miguel Ángel Tenorio Trejo Producción Editorial

Margarita Sam Rodríguez Revisión

Indizada en:

Latindex: Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal.

Periódica:

Índice de Revistas Latinoamericanas en Ciencias.

http://www.dgbiblio.unam.mx/

Redalyc: Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal. Sistema de

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Científica ^Revista

ISSN 1665-0654

VOLUMEN

16,

NÚMERO

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11-23

25-32

33-45

Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Alexander Balankin

Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Jesús del Castillo

Instituto Venezolano de Investigación Científica (VENEZUELA)

María Teresa Alonso Rasgado University of Manchester (REINO UNIDO) Manuel Elices Calafat

Universidad Politécnica de Madrid (ESPAÑA) Marco Ceccarelli

University of Cassino (ITALIA) Héctor Pérez Meana

Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Jinhui Shao

University of Shuo (JAPÓN)

Centro de Investigación y de Estudios Superiores de Ensenada (MÉXICO) Baltasar Mena Inesta

Universidad Nacional Autónoma de México (MÉXICO)

Édgar Sánchez Sinencio Texas A&M University College Station (ESTADOS UNIDOS)

Francisco Sánchez Sesma

Universidad Nacional Autónoma de México (MÉXICO)

Garret Sautis

University de Shieffield (REINO UNIDO) Guillermo Urriolagoitia Sosa Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Hidilberto Jardón Aguilar

Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados (MÉXICO)

Israel Sauceda Meza

Universidad de Baja California (MÉXICO) Joaquín Fernández Valdivia Universidad de Sevilla (ESPAÑA) Jorge Sosa Pedroza

Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) José de Jesús Álvarez Ramírez

Universidad Autónoma Metropolitana (MÉXICO) José Luis del Río Correa

Universidad Autónoma Metropolitana (MÉXICO) José Manuel de la Rosa

Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Juan Alfonso Beltrán Fernández Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Luis Héctor Hernández Gómez Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Luis Niño de Rivera y Oyarzábal Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO)

Manuel A. Duarte Marmoud Universidad de Chile (CHILE) Michael Shapiro Fihman

Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados (MÉXICO)

Miguel Ángel Rodríguez Díaz Instituto de Física de Cantabria (ESPAÑA)

Miguel Castro Fernández Centro de Investigación y Pruebas Electromagnéticas de Cuba (CUBA) Miguel Cruz Irisson

Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Pablo Rogelio Hernández Rodríguez Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados (MÉXICO)

Patricia Camarena Gallardo Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO) Rafael Castro Linares

Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados (MÉXICO)

Régulo López Callejas

Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (MÉXICO)

Valery Kontorovich

Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados (MÉXICO)

Víctor Champac Vilela

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (MÉXICO)

Victor Kravchenko

Moscow Institute of Physics and Technology (FEDERACIÓN RUSA) Vladislav Kravchenko

Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados Querétaro (MÉXICO)

Volodymir Ponomaryov

Instituto Politécnico Nacional (MÉXICO)

Revista Científica ESIME, ISSN 1665-0654, Volumen 16, Número 1, enero-marzo de 2012. Revista trimestral editada por la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), México. Edificio 5, 1

^er

piso, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI-ESIME Zacatenco), Col. Lindavista, Unidad Profesional Adolfo López Mateos, CP 07738, México, DF, Tel. 5729 6000 ext. 54518. correo electrónico: [email protected].

Página en Internet: www.revistacientifica.esimez.ipn.mx. Certificado de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo. Reserva: 04-2004-053109300500-102, 31-V-06.

Certificado de Licitud de Contenido 7611, 10-I-00. Certificado de Licitud de Título 10962,10-I-06. Suscripción anual: $ 400.00 (pesos). Annual fee including airmail charges US $ 50.00 (fifty US Dollar). El contenido de los artículos firmados es responsabilidad del autor. Prohibida la reproducción total o parcial sin

I NSTITUTO P OLITÉCNICO N ACIONAL

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Científica ^Revista

ISSN 1665-0654

VOLUMEN

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NGINEERING

Científica, para iniciar su volumen 16, publica cuatro artículos de investigación que cubren las diferentes disciplinas que le competen y le invita, además, a consultar su contenido en línea (desde 2005) en su página electrónica www.cientifica.esimez.ipn.mx.

El primer artículo está dedicado al estudio de dos tipos de aerogeneradores uno equipado con una sola turbina helicoidal y el otro con dos, instaladas en una sola flecha, una a barlovento y la otra a sotavento. Las investigaciones están realizadas mediante un modelo a escala con el uso de un túnel de viento. En el artículo se muestra el método de la medición de la potencia mecánica que desarrollan las turbinas y los beneficios del generador eólico equipado con dos turbinas instaladas en una sola flecha. El artículo se dirige a los ingenieros mecánicos diseñadores de molinos eólicos y a los ingenieros investigadores que trabajan en esta esfera.

En la cadena agroalimentaria de la cebada en México participan 55 mil productores, dos grupos fabricantes de cerveza y 10 compañías procesadoras de malta. Con esto, el país ha logrado posicionarse como el segun- do país en exportación de cerveza. En México, los principales productos agrícolas se clasifican como "siste- mas producto", los cuales son administrados a través de un plan rector de donde se derivan los planes estratégicos a nivel nacional. El propósito del segundo trabajo publicado es determinar qué atributos pueden ser utilizados por las partes involucradas dentro del sistema producto cebada en el estado de Hidalgo, para la medición del desempeño de los objetivos y metas en cada uno de los eslabones de la cadena de suministros del sistema producto cebada y de la cadena como un todo. Una vez determinados estos atributos identificar algunas métricas que permitan la medición de éstos, con el objeto de que las partes involucradas puedan establecer, evaluar, controlar y optimizar sus procesos y acciones encaminadas al cumplimiento de los planes estratégicos del sistema producto cebada. La contribución del presente trabajo es proporcionar una herramienta de referencia que ayude a dar visibilidad del desempeño de cada uno de los eslabones y de la cadena de suministros completa del sistema producto cebada.

En el penúltimo manuscrito se desarrolló una metodología para el análisis de esfuerzos de contacto sobre la superficie de los dientes de un engrane recto considerando los postulados Hertz y de Buckingham como criterios principales modelando su desarrollo por medio de la ingeniería asistida por computadora. Se ana- lizan diferentes modelos de engranes bajo condiciones de diseño y de carga distintas mostrando un análisis comparativo de resultados con los obtenidos bajo las normas AGMA (American Gear Manufacturers Association) presentando las conclusiones pertinentes al final.

El cuarto artículo presenta el modelo del Sistema de Gestión de Administración de Integridad Mecánica y Confiabilidad Operativa (GAIMCO) para Plataformas Marinas Fijas Costa Afuera con base en los estándares internacionales tales como BS-PASS 55, API-RP-SIM, API-RP-2A-WSD, SHELL-SIMS, NRF-PEMEX y las mejores prácticas mundiales. El sistema GAIMCO-DIAVAZ proporciona un programa de mantenimien- to priorizado y optimizado que contempla todos los equipos y actividades críticas. Pone énfasis en la reducción de los niveles de riesgo tan bajos como sean posibles, lo cual, de manera natural, conduce a mejorar la confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad de los equipos, minimizando, o en el mejor de los casos, eliminando las frecuencias de fallas, paros de producción no programados, pérdidas de contención, sobrecostos por mantenimiento no programado y maximizando las ganancias por producción y extensión de la vida en servicio de las plataformas marinas fijas.

Para concluir este número, en páginas independientes, se mencionan los trabajos publicados en el volumen

15 de 2011; además, se señalan estadísticas de uso de 2010 extraídas de la página en Internet del Sistema de

Información Científica Redalyc, las cuales nos dan una idea clara del impacto y la relevancia que Científica

ha adquirido en estos seis años, como parte de la hemeroteca en línea de publicaciones de investigación de

Redalyc.

Estudio de las características cualitativas de aerogeneradores mediante

un modelo a escala ¹

Boris Voronin

Mariano David Zerquera-Izquierdo

Universidad de Guadalajara

Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, División de Ingenierías, Depto. de Ingeniería Mecánica Eléctrica.

Blvd. Marcelino García Barragán núm. 1421,

esq. Calzada Olímpica, CP 44430, Guadalajara, Jalisco, MÉXICO.

correo electrónico (email): [email protected]

Recibido 26-07-2011, aceptado 30-11-2011.

1. Resumen

El artículo está dedicado al estudio de dos tipos de aeroge- neradores, uno equipado con una sola turbina helicoidal y el otro con dos, instaladas en una sola flecha, una a barlovento y la otra a sotavento. Las investigaciones están realizadas mediante un modelo a escala con el uso de un túnel de viento.

En el artículo se muestra el método de la medición de la potencia mecánica que desarrollan las turbinas y los beneficios del generador eólico equipado con dos turbinas instaladas en una sola flecha. El artículo se dirige a los ingenieros mecá- nicos diseñadores de molinos eólicos y a los ingenieros investigadores que trabajan en esta esfera.

Palabras clave: energía renovable, generador eólico, turbina helicoidal.

2. Abstract (Study of Qualitative Characteristics of Windmill by Means of Model)

The article is dedicated to the study of two types of windmill, one equipped with only one helical turbine and another with two installed ones in only one shaft, one to windward and other one to leeward. The research was done by means of a

model to scale with the use of a wind tunnel. In the article the method for measuring of the mechanical power that is produced by the turbines and the benefits of using of the wind generator equipped with two turbines are shown. The article is directed to mechanical engineers, developers of wind generators and researchers who work in this area.

Key words: renewable energy, windmill, helical turbine.

3. Introducción

El desarrollo de la industria desde el siglo

^XIX

hasta la actualidad no hubiese sido tan impetuoso sin el consumo progresivo de hidrocarburos como: petróleo, gas, carbón, etc. En la actualidad más de 15 x 10

⁶

kW-h de electricidad se generan anualmente en todo el mundo, de esto, cerca de 65 por ciento es producido quemando hidrocarburos [5]. Esta energía disipándose no puede ser restablecida, ni renovada [4]. El agotamiento de los hidrocarburos somete al mundo a una crisis energética que provoca conflictos locales y puede conducir a un conflicto mundial. Esto resulta catastrófico para la humanidad.

El desarrollo de fuentes energéticas renovables posiblemente ayudará al ser humano a evitar el riesgo de la destrucción total y suavemente pasar a la nueva etapa de desarrollo de la civilización humana. Actualmente están en desarrollo las siguientes fuentes energéticas renovables: el uso directo de energía solar para calentar agua, para producir energía eléctrica mediante celdas solares, el uso de la energía solar almacenada en las plantas para la obtención de biocom- bustibles y el uso de la energía cinética del viento. Los autores del presente se dedican al desarrollo de esto último.

Para generar la energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía cinética del viento se usan diferentes tipos de aerogeneradores. La parte principal de estos es la turbina que transforma la energía cinética del viento en la mecánica que gira el rotor del generador eléctrico.

Como turbinas de viento se usan las de eje vertical y hori- zontal. Las de eje vertical son: Savonius y Darrieus (y sus modificaciones), presentadas en la figura 1. La superioridad de las turbinas de eje vertical consiste solamente en que no

1

El tema se discutió en el

XVII

Congreso Internacional Anual de la SOMIM.

exigen la orientación en la dirección del viento. De estas dos, la construcción de los generadores de Savonius es más simple, lo cual es atractivo para los fabricantes [6].

Sin embargo, la baja eficiencia del uso de la energía cinética del viento no les permite ocupar un lugar significativo para la producción de la energía eléctrica. La mayor eficiencia la pre- sentan las turbinas helicoidales de eje horizontal [3,5,8], por esta razón la mayoría de los fabricantes las manufacturan.

El desarrollo de los generadores eólicos va por la vía de incremento del tamaño: del diámetro del rotor y de la altura del aerogenerador, ya que con esto se disminuye el costo de un kilovatio-hora de la energía eléctrica. En la figura 2 se muestra la construcción de uno de los dos aerogeneradores más grandes del mundo, Enercon E-126, construidos en 2008 por la empresa alemana Enercon en Rysumer Nacken, cerca de Emden en el noroeste de Alemania y generan 6 MW de energía eléctrica cada uno. Estos tienen el rotor helicoidal de diámetro 126 metros y la altura mide 135 metros. Los generadores de diseño igual, pero menos emocionantes por su tamaño y potencia se construyeron y siguen construyén- dose en México: en Campeche, Quintana Roo, Oaxaca, Baja California y algunas otras regiones. Sin embargo estos ge- neradores están diseñados para las condiciones europeas y son fabricados en Europa. El territorio europeo en la mayor parte es plano o ligeramente ondulado, el de México más del 70 por ciento está cubierto por montañas. Por lo tanto su instalación en la mayor parte de México no está conforme a las condiciones geográficas de este país.

Los autores del presente artículo investigan la posibilidad de desarrollo de otros tipos de aerogeneradores más adaptados a

las condiciones de México, que tengan menor tamaño, suficiente eficiencia energética y sean más eficientes eco- nómicamente. Aquí se presentan los resultados de una de las investigaciones.

4. Suposiciones

En el año 2005 en el

^XVI

Congreso Nacional de Ahorro de Ener- gía, por primera vez, fue presentada una propuesta de fabricar en México molinos eólicos equipados con dos turbinas helicoidales instaladas una a barlovento y otra a sotavento [7]. Se suponía que las turbinas podían girarse en un solo sentido o en sentido opuesto.

Se augura que un generador equipado con dos turbinas heli- coidales puede desarrollar mayor potencia. Esta conjetura se funda sobre el límite de Betz [1] en aquello que una sola tur- bina puede aprovechar no más de 59 por ciento de la energía cinética del viento. Entonces, si en un generador eólico se instalan dos turbinas alineadas, una a barlovento y la otra a sotavento, la segunda turbina, con características iguales que la primera, también va a aprovechar 59 por ciento de la ener- gía cinética del viento no usada por la primera turbina. Así, el aprovechamiento de la energía cinética del viento del generador eólico puede incrementar 100 × (1 −0.59) × 0.59 = 24.2% y el aprovechamiento total teóricamente puede alcanzar 59 + 24.2

= 83.2%. Entonces si la relación entre las propiedades de los aerogeneradores se mantiene se puede esperar el incre- Fig. 1. Turbinas: a) Savonius, b) Darrieus.

a) b)

Fig. 2. El proceso de montaje del generador de la empresa

alemana Enercon con potencia de 6 megavatios.

mento de la potencia del aerogenerador con dos turbinas a un 24.2:59 = 41% con respecto al de una sola turbina. Es decir, un aerogenerador equipado con dos turbinas helicoidales puede tener potencia 1.41 veces con respecto al de una sola turbina.

5. Equipo y métodos de la medición

En la figura 3 se muestra el esquema del modelo a escala que consta de la góndola 2), dentro se coloca la flecha 4), freno 5) y disco ranurado 3) con el medidor 6) de la velocidad de rotación de las turbinas 1). Para la investigación se emplearon turbinas con aspas rectangulares torcidas de modo que cada sección presente el mismo paso. El diámetro de las turbinas es de 354 mm y la distancia entre ellas se tomó ~0.6 del diámetro. Cada turbina separadamente fue sometida al balanceo.

Las pruebas se realizaron con el uso del túnel de viento de diámetro 600 mm. Para la generación del flujo de aire se empleó un ventilador de modelo FES-76B de potencia 200 W equipado con turbina de Ø 726 mm. Para que la vibración del ventilador no ejerciera ninguna influencia sobre las pruebas, este y el túnel de viento se instalaron separados, cada uno sobre su propia base.

Antes de todo, con el uso del termoanemómetro CFM/CMM DT-619 (rango de medición de la velocidad del viento de 0.4 a 30 m/s y resolución de 0.01 m/s) se midió la velocidad del flujo de aire en diferentes secciones. En la figura 4 se ilustran los resultados de las mediciones con esto, en la fi- gura 4a se muestran secciones del túnel de viento en que fueron realizadas las mediciones y en las figuras 4b y 4c se ilustra la ubicación del anemómetro en cada sección y los resultados de la medición de la velocidad del flujo de aire.

Los resultados mostraron ausencia del movimiento de aire circular o espiral, la velocidad a lo largo del túnel varía de entre 4.23 y 4.63 m/s, lo que es satisfactorio para estas investigaciones. El movimiento del aire casi laminar fue

Fig. 3. Esquema del modelo a escala: 1) turbina helicoidal, 2) góndola, 3) disco ranurado, 4) flecha, 5) freno,

6) medidor de la velocidad de rotación.

Fig. 4. Resultados de la medición de la velocidad del flujo de aire en el túnel de viento: a) esquema del túnel de viento con

indicación de las secciones de medición, b) resultados de la medición en la sección I-I, c) resultados de la

medición en la sección II-II.

logrado debido a que el ventilador fue instalado de modo que absorbiera y no soplara aire.

La eficiencia de los aerogeneradores es posible definirla mediante la determinación de la potencia que desarrolla un generador. La potencia P en vatios (W) se calcula por la fórmula conocida de mecánica:

P = T . ω (1) en donde ω es la velocidad angular de las turbinas en rad/s, ω = πn/30; s

⁻¹

, se determina con la medición de la velocidad de rotación n en min

⁻¹

; T es el torque en N·m que se vence con esta velocidad. En la figura 5 se muestra la instalación del equipamiento de investigación en donde la velocidad de rotación de las turbinas se mide con el uso del medidor 3 elaborado por uno de los alumnos de la UDG. Este está adap- tado al disco ranurado presentado en la figura 3. El disco tiene 20 ranuras y se fija en la flecha 4. Entonces en una sola vuelta del disco, desde un par óptico el medidor registra 20 pulsos. De esta manera mediante el contador de un PIC16- F877 cada segundo se toma los pulsos obtenidos y se dividen entre 20. Con esto se obtiene el valor de la velocidad de rotación en rev/s. El valor se muestra en la pantalla del medidor 6) presentado en la figura 3. Para que sea posible la visualización, los datos se muestran en periodos de 3 segundos.

De esta manera, usando el disco ranurado y el medidor, se realiza la medición más precisa de la velocidad de rotación.

Puesto que la velocidad del flujo de aire es constante la velo- cidad de rotación de las turbinas dependerá solamente de la carga aplicada a la flecha. La carga se simula mediante el freno de rozamiento presentado en la figura 7 que consta del brazo 3, sobre que se cuelga el peso y el resorte 4 que regresa el freno a la posición de inicio al descargar éste. Al brazo 3 está pegada la balata 5 de un material de alta fric- ción, que debido a la carga hace contacto con la superficie cilíndrica del disco 6 sujetado a la flecha y provoca el torque de frenado. Entonces en el movimiento giratorio de las tur- binas la flecha gira el disco cargado con el torque T provo- cado por la fuerza de fricción. Puesto que el coeficiente de fricción es desconocido y la carga actúa no directamente sobre la superficie del disco, sino a través de un brazo, después de las mediciones de la velocidad de rotación se realiza la calibración del freno.

En la figura 7 se ilustra el esquema de calibración. Para esto en la flecha, en lugar de una turbina, se fija el calibrador que representa el cilindro 6 sobre el que se envuelve el hilo 7 y al mismo se amarra la taza de pesas 8. La calibración se realiza del siguiente modo. Al cargar la taza 9, amarrada al brazo 2 del freno con la masa G, en la taza 8 con mucho cuidado se coloca la carga M. La taza se carga hasta el momento cuando ésta empieza a descender con velocidad constante. Esto suce- de cuando la carga M va a generar un torque prácticamente igual al de frenaje. Para determinar el momento con mayor precisión, la taza 8 se carga con sal comestible de molido fino. El torque que provoca el freno se calcula por la fórmula:

(2) Fig. 5. Modelo a escala instalado en el túnel de viento:

1) modelo a escala, 2) túnel de viento, 3) medidor de velocidad de rotación de las turbinas.

Fig. 6. La carga de la flecha se realiza mediante el freno de fricción: 1) góndola, 2) turbina helicoidal, 3) brazo de freno,

4) resorte de freno, 5) balata, 6) disco de freno.

T = MRg

10

⁶

en donde M es la masa de la carga del calibrador en gramos;

R es el radio del cilindro en milímetros, R = 25 mm; g es la gravedad, g = 9.81 m/s. Las masas fueron medidas con el empleo de una báscula CAS MW-II 300 con el rango de medición de 5 a 300 g y con una precisión de 0.01 g.

En la figura 8 se ilustra el grafico de calibración realizado en el formato Excel; como se observa, se presenta un carác- ter lineal lo que corresponde con este tipo de dependencia

de los componentes del freno: el resorte tiene dependencia lineal, si la deformación del brazo está en los límites del módulo de elasticidad del material, y la fuerza de fricción F

_fr

, que provoca torque, es proporcional al coeficiente de rozamiento.

6. Medición de la eficiencia de los generadores eólicos Para los generadores tanto de una sola turbina como de dos, al principio se realiza la medición de la velocidad de rotación de las turbinas en función de la carga en el estado de arran- que. Este estado corresponde a los aerogeneradores simples con la transmisión no desacoplada, en que las turbinas se encuentran bajo la carga constantemente. Esto se realiza del siguiente modo. Se carga el freno con una masa G y luego el ventilador del túnel de viento se pone en marcha. El registro de la velocidad de rotación se realiza cuando el movimiento giratorio de las turbinas se estabiliza. Al tomar las medicio- nes durante varios minutos el ventilador se apaga, se cambia la masa G y el ventilador nuevamente se pone en marcha.

Este proceso se realiza hasta el momento cuando la potencia del flujo de aire sea insuficiente para jalar las turbinas.

Durante las operaciones se prestó mucha atención a aquello que fuera posible vencer el torque más grande si la turbina se cargara después de obtener la velocidad de rotación máxima con arranque en vacío, sin carga. Este estado puede corres- ponder a los aerogeneradores más complejos, que tienen aco- plamiento que une o desacopla la turbina y la transmisión con el generador eléctrico. Por esta razón se investigó esta condición. Entonces al poner el generador en marcha en vacío sin carga y obtener la velocidad máxima de rotación de las turbinas, se carga la flecha con la masa G. Con esto la velocidad de rotación disminuye hasta el movimiento estable, correspondiente a la carga utilizada, y luego se realiza el registro de dicha velocidad. Luego se cambia la masa G y la prueba se repite nuevamente desde la marcha en vacío.

En ambos casos, la medición de la velocidad de rotación de las turbinas se realizó con un movimiento estable. Sin embargo, debido a que el flujo de aire no es absolutamente uniforme se observa cierta variación de la velocidad de rotación de las turbinas. Por eso el registro se llevó a cabo durante un periodo de aproximadamente 2 minutos con toma de datos con periodos de 3 segundos. Luego se calculó el promedio que se empleó para la construcción de los gráficos y la realización de los cálculos.

En la figura 9 se ilustran los gráficos de la dependencia n = n(P), el gráfico 1 corresponde con el generador de una sola turbi- na cargado antes del arranque; el gráfico 2 es del generador de una sola turbina cargado durante la marcha en vacío; el Fig. 7. Esquema de calibración del freno: 1) góndola, 2) brazo

del freno, 3) balata del freno, 4) resorte del freno, 5) disco del freno, 6) calibrador, 7) hilo, 8) taza de carga del

calibrador, 9) taza de carga del freno.

Fig. 8. Diagrama de calibración del freno.

gráfico 3 es del generador de dos turbinas cargado antes del arranque; el gráfico 4 es del generador de dos turbinas cargado durante la marcha en vacío.

7. Discusión de resultados

En los gráficos presentados en la figura 9, se observa que los puntos de las pruebas (en el 1 tienen forma de contorno triangular y en el 2 forma de triángulo rellenado) forman curvas suaves casi ideales, esto manifiesta un trabajo uni- forme de la turbina. En los gráficos 3 y 4 los puntos, que tienen la forma de una estrella de cinco puntas, presentan gran variación. Además en el grafico 3 que corresponde al estado de arranque se nota que con la carga pequeña, o sin carga, la eficiencia del aerogenerador equipado por dos tur- binas puede ser menor que la eficiencia del aerogenerador

equipado con una sola turbina. En todo esto se manifiesta la influencia negativa del flujo de aire usado por la turbina de barlovento sobre la de sotavento. Pero, prácticamente en toda la zona de trabajo la eficiencia del generador de dos turbinas es esencialmente mayor que la de una sola. To- mando en cuenta los datos obtenidos se puede hacer el cál- culo comparativo de la eficiencia del generador de una sola turbina y de dos.

Se tomaron datos de la potencia máxima de un generador y del otro. Para el generador de una sola turbina cargado antes de arranque la potencia máxima ocurre con la velocidad de rotación de las turbinas n(1) = 905.28 min

⁻¹

, con esto el torque medido es de T(1) 0.00493 Nm y la potencia calculada es P(1) = 0.4674 W, para el generador de dos turbinas (gráfico 3) ocurre con la velocidad de rotación n(2) = 846.6 min

⁻¹

, con esto el torque es de T(2) 0.01078 Nm y la potencia calculada es P(2) = 0.956 W. Entonces la eficiencia del aerogenerador de dos turbinas será:

(3)

De igual forma, para la carga después del arranque en vacío, de los gráficos 2 y 4 respectivamente, se cumplen los datos siguientes: n(1) = 767.3 min

⁻¹

, T(1) 0.012 Nm y P(1) = 0.975 W, n(2) = 666.3 min

⁻¹

, T(2) 0.0149 Nm y P(2) = 1.406 W.

Entonces:

(4)

Entonces los resultados ilustran la eficiencia del generador de dos turbinas con respecto al de una sola. Además del mejor aprovechamiento de la energía cinética del viento, el generador de dos turbinas tiene otras ventajas técnicas. Una de éstas consiste en lo siguiente. Si ambas turbinas están instaladas simétricamente respecto al eje de giro de la góndola, entonces la fuerza lateral del viento también va a actuar simétricamente al mismo eje. Por consiguiente la fuerza, que se aplica para realizar el movimiento giratorio de la góndola, será menor que la del generador de una sola turbina. En el generador de una sola turbina el viento actúa sobre un solo extremo, provocando un momento de par que debe ser vencido junto con otras fuerzas de resistencia. Esto lleva a la segunda ventaja que consiste en la simplificación del sistema mecá- nico del generador ya que los generadores equipados con dos turbinas no necesitan el uso de frenado de la flecha de las turbinas y tampoco el empleo del rulemán del ángulo de incidencia. Con los generadores propuestos la variación de la velocidad de rotación de las turbinas será posible reali- zarla mediante el giro de la góndola alrededor de su eje. En Fig. 9. Dependencia de la velocidad de rotación de las turbinas

(rev/min) de la potencia de carga (W): 1) puntos experimentales del generador de una sola turbina cargado antes del arranque, 2) puntos experimentales del generador de una sola turbina

cargado en la marcha en vacío, 3) puntos experimentales del generador de dos turbinas cargado antes del arranque,

4) puntos experimentales del generador de dos turbinas cargado en la marcha en vacío.

η

(en giro)

= P(2) =

P(1) 1.406 = 1.44 0.975 η

(arr.)

= P(2) =

P(1) 0.956 = 2.045

0.4674

8. Conclusiones

Las pruebas mostraron que la mayor eficiencia se presenta con los aerogeneradores equipados con dos turbinas colocadas en los extremos de la góndola una a barlovento y otra a sotavento que giran en un mismo sentido. Con esto se obtiene una potencia adicional mínima de 44 por ciento, lo que es prácticamente igual a la que se esperaba con el cálculo previo con el uso del límite de Betz.

La disposición de las turbinas a una distancia igual respecto al eje de giro de la góndola da como resultado que las fuerzas, que actúan sobre la parte izquierda y la derecha de la góndola, sean iguales en magnitud. Esto permite disminuir la potencia del mecanismo que gira la góndola. Además, permite excluir el mecanismo de freno, que se usa para disminuir la velocidad de rotación de las turbinas, y rulemán del ángulo de incidencia, ya que la variación del rendimiento del generador eólico y de la velocidad de rotación de las turbinas es posible obtenerla mediante el control del ángulo de orientación de la góndola con respecto a la dirección del viento.

Agradecimientos

Los autores agradecen a las autoridades del CUCEI de la Universidad de Guadalajara por el apoyo y la oportunidad de realizar el trabajo el que se considera va a ser útil para México. Se espera que los fabricantes de México aprecien los resultados de la investigación y utilizarlos para garantizar el futuro del pueblo mexicano.

9. Referencias el caso extremo, cuando el viento sopla perpendicularmente

a la góndola, las turbinas se detienen.

En la figura 10 se muestra el generador típico de una sola turbina de diseño europeo y los elementos que se puede ex- cluirse en el caso de la instalación de la segunda turbina.

Esto compensará el incremento del precio del empleo de la segunda turbina.

Para el estudio se emplearon turbinas equipadas con aspas de forma rectangular torcidas de modo que cada sección presente el mismo paso. Sin embargo en la práctica se em- plean turbinas equipadas con aspas de forma aerodinámica [2] la carcasa de la góndola y carenaje de las turbinas también tienen forma aerodinámica. Se tomó en consideración que la simplificación aceptada en la fabricación del modelo a escala puede provocar un error. Pero el destino del estudio es la comparación de las propiedades de dos tipos de aeroge- neradores, uno equipado con una sola turbina y segundo equi- pado con dos turbinas helicoidales. Se considera que en ambos casos los errores son idénticos, pero la relación entre los generadores de una y de dos turbinas queda igual. Por consiguiente, el resultado obtenido es posible aplicarlo a los generadores reales. Se puede suponer que sobre la potencia del generador de dos turbinas puede influir la distancia entre las mismas, por consiguiente para cada diseño se necesita realizar su propia investigación.

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Fig. 10. Elementos que se pueden quitar de un generador

eólico con el uso de dos turbinas helicoidales.

Científica Internacional sobre Desarrollo Agropecuario y

Sostenibilidad

17 y 18 de abril de 2012, Villa Clara, Cuba.

Facultad de Ciencias Agropecuarias Universidad Central

«Marta Abreu» de las Villas

Teléfono (53) 4228 1692, Fax (53) 4228 1608 correo electrónico: [email protected] [email protected]

http://agrocentro.uclv.edu.cu

Identificación de atributos para la medición del desempeño del Sistema Producto Cebada del estado de Hidalgo, México

Francisca Santana-Robles Rafael Granillo-Macías

Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo Escuela Superior de Ciudad Sahagún, Carretera Ciudad Sahagún-Otumba s/n.

Ciudad Sahagún, Hidalgo.

MÉXICO.

correo electrónico (email): [email protected] [email protected]

Recibido 28-06-2011, aceptado 28-11-2011.

1. Resumen

En la cadena agroalimentaria de la cebada en México participan 55 mil productores, dos grupos fabricantes de cerveza y 10 compañías procesadoras de malta. Con esto, el país ha logrado posicionarse como el segundo país exportador de cerveza. En México, los principales productos agrícolas se clasifican como sistema producto, los cuales son administrados a través de un plan rector de donde se derivan los planes estratégicos a nivel nacional. El propósito de este artículo es determinar qué atributos pueden ser utilizados por las partes involucradas dentro del Sistema Producto Cebada del estado de Hidalgo, para la medición del desempeño de los objetivos y metas en cada uno de los eslabones de la cadena de suministros del Sistema Pro- ducto Cebada y de la cadena como un todo. Una vez deter- minados estos atributos identificar algunas métricas que permitan la medición de éstos, con el objeto de que las partes involucradas puedan establecer, evaluar, controlar y optimizar sus procesos y acciones encaminadas al cumplimiento de los planes estratégicos del Sistema Producto Cebada. La con- tribución del presente trabajo es proporcionar una herramienta de referencia que ayude a dar visibilidad del desempeño de cada uno de los eslabones y de la cadena de suministros com- pleta del sistema producto cebada.

Palabras clave: administración de la cadena de suministros, atributos de desempeño, métricas, partes involucradas, sis- tema producto cebada.

2. Abstract (Identifying Attributes for Measuring the Performance of the Barley System-Product in Mexico) In the agri-food production chain from barley in Mexico, 55 000 farmers, two beer manufacturers and 10 malt processing companies participate actively, becoming the second largest exporters of beer. In México the main agricultural products are classified as Product System, which are managed through a master plan from which they are derived by the national strategic plans. The purpose of this paper is to determine which attributes can be used by stakeholders in the Barley Product System in México to measure the performance of the objectives and goals in each of the links in the supply chain of barley and Product System chain as a whole. Having identified these attributes to identify some metrics to measure them, in order that stakeholders can establish, assess, monitor and optimize their processes and actions to fulfill the strategic plans of the Barley Product- System. The contribution of this paper is to provide a reference tool to help making visible the performance of each link and the entire supply chain of the Barley Product-System.

Key words: supply chain management, performance attribute, metrics, stakeholders, barley product system.

3. Introducción

En la cadena agroalimentaria de la cebada en México parti-

cipan 55 mil productores, dos grupos fabricantes de cerveza

y 10 compañías procesadoras de malta. Así, el país ha logrado

convertirse en el segundo en exportación de cerveza a nivel

mundial [1]. El apoyo y fortalecimiento de la cebada deberá

ser una prioridad en la modernización del campo, ya que

este es un eslabón de una industria con perspectivas inter-

nacionales como es la cerveza. En este contexto, el Plan

Nacional de Desarrollo a través de Secretaría de Agricultura,

Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (

SAGARPA

)

definió como unos de sus objetivos promover la integración

y fortalecimiento de las cadenas productivas, cuyas líneas estratégicas se centrarían en intensificar el apoyo para la creación de sociedades regionales y nacionales que favorezcan la interrelación de los productores con los gobiernos estatales, municipales y demás agentes vinculados a sus actividades, con base en los sistemas producto y cadenas productivas [2].

En este sentido, resulta indispensable contar con indicadores que permitan evaluar el desempeño de los procesos de la administración de la cadena de suministros. En este artículo, se identifican los atributos de desempeño a través de un marco de referencia basado en el modelo SCOR 2008 y propuestas de otros autores, con el objeto de identificar algunas métricas que puedan contribuir a la medición del desempeño de los objetivos y metas de las partes involucradas del sistema pro- ducto cebada.

4. Revisión de la literatura 4.1. Cadena de suministros

Una cadena de suministros (SC, por sus siglas en inglés) es aquella que está formada por todas las partes involucradas de manera directa e indirecta en la satisfacción de una soli- citud de un cliente, incluyéndose a él mismo [3]. Por otro lado [4], la definen como es un sistema integrado que sincroniza una serie de procesos de negocio para: adquirir materia prima, transformar esta en producto terminado, agregar valor a estos productos, distribuir y promover estos productos a los clientes finales e intercambiar información entre los socios de negocio. De acuerdo a la Asociación Americana de Control de Producción e Inventarios (APICS por sus siglas en inglés), una SC está formada de tres "entidades" básicas:

proveedores, fabricantes y detallistas. Un proveedor es aquel que abastece materiales, energía, servicios o componentes para ser utilizados en la producción de un producto o servicio.

Por otro lado, un productor es aquel que recibe servicios, materiales, suministros, energía y componentes para ser usa- dos en la creación de productos terminados. Un detallista es aquel que recibe los embarques de productos terminados para ser entregados a los consumidores (Asociación Americana de Control de Producción e Inventarios, APICS por sus siglas en inglés) [5]. Sin embargo, una SC puede ser muy compleja en la vida real, de acuerdo a la estructura del producto, por lo que no todas las cadenas de suministro tienen la misma configuración. Pueden estar formadas por entidades como:

proveedores de logística de entrada, logística de salida, centros de distribución, mayoristas y minoristas. A su vez, conforman las redes de cadenas de suministros, las cuales están formadas por interconexiones complejas entre ellas [6]. Estas entidades que ejecutan los procesos pueden ser empresas, organiza- ciones gubernamentales o individuos, los cuales pueden ser

internos o externos a la SC, [5]. Estos individuos u organi- zaciones conforman el grupo de "partes involucradas" de la SC. De acuerdo a la APICS [7] una parte involucrada se define como la persona con un interés particular en una com- pañía, incluyendo directivos, empleados, inversionistas, clientes, proveedores, entre otros. Durante la operación de la SC se identifican cuatro tipos de flujo que conectan las entidades de la cadena: materiales y servicios, efectivo, infor- mación y logística inversa. El flujo de materiales es aquel que toma lugar desde los proveedores hasta las entidades intermedias que transforman a éstos en artículos de consumo para la distribución hacia el cliente final. El flujo de efectivo es aquel que va desde el cliente hacia atrás hasta llegar a los proveedores de materia prima. El flujo de información es aquel que se da a lo largo de la cadena de suministro hacia adelante y hacia atrás. Logística inversa (flujo inverso) se refiere al retorno de productos para reparación y reciclaje [5].

Entre las diferentes entidades que conforman la SC pueden utilizarse diferentes ambientes de producción, los cuales son:

fabricación para inventario (make-to-stock), fabricación por orden (make-to-order) y fabricación por proyecto (engineer- to-order), el primer ambiente hace mención de tener productos terminados antes de recibir la orden del cliente, generalmente se produce de acuerdo a pronósticos de venta. El segundo se refiere a la fabricación de productos después de recibir una orden del cliente, éste es configurado únicamente en respuesta a una orden del cliente. Por último, fabricación por proyecto es aquel que incluye productos personalizados que son dise- ñados, desarrollados y fabricados en respuesta a un requeri- miento específico del cliente [8].

4.2. Administración de la cadena de suministros La administración de la cadena de suministros (SCM, por sus siglas en inglés) es el diseño, planeación, ejecución, con- trol y monitoreo de las actividades de la SC con el objetivo de crear redes de valor, construir una infraestructura com- petitiva, aprovechando la logística alrededor del mundo, sincronizando el suministro con la demanda y midiendo globalmente el desempeño [7]. De igual forma [9] definen la SCM como la coordinación estratégica y sistémica de las funciones de negocio tradicionales y las tácticas a través de estas funciones de negocio dentro de una compañía en par- ticular y a través de los negocios dentro de la SC, con el propósito de mejorar el desempeño a largo plazo de las com- pañías individuales y de la SC en general.

Dentro de la SCM existen cinco procesos de administración

principales: planeación (plan), abastecimiento (source), fa-

bricación (make), entrega (deliver), retorno (return) [8]. Estos

procesos integran el Modelo de Operaciones de Referencia de la Cadena de Suministros (SCOR, por sus siglas en inglés). El cual es propuesto para describir, medir y mejorar el desempeño de los procesos de la cadena de suministros. Es importante mencionar que el modelo SCOR parte de una "empresa focal"

considerando proveedores y clientes primarios y secunda- rios. Sin embargo, puede extenderse de acuerdo a la com- plejidad de la SC. Además, con la implementación de este modelo se busca que los miembros puedan mejorar el enten- dimiento de su CS y procesos asociados que les permitan mejorar el desempeño de la SC [5].

Conforme a la definición de la SC, la medición, control y monitoreo de las actividades que se dan dentro de la misma, tienen como objeto mejorar el desempeño y lograr una posición competitiva de la SC dentro del mercado. Lo anterior, se logra a través de la implementación de métricas de desem- peño [8], [10], [11].

En este contexto, la APICS [7] considera la definición de métrica como sinónimo de sistema de medición del de- sempeño.

Donde, medición de desempeño es un sistema para recolectar, medir y comparar una medición de un estándar, un criterio específico de una operación, un objeto, un bien, un servicio o un negocio, entre otros.

4.3. Antecedentes del sistema producto cebada en México

En México, uno de los principales sectores económicos es el agroindustrial, el cual representó el 5.0% del Producto In- terno Bruto en 2010 [12]. El sector agroindustrial se divide a su vez en subsectores: industria agroalimentaria e industria no alimentaria. Una estrategia para la industria agroalimen- taria es fortalecer las capacidades técnicas, de dirección y comerciales de los actores de la cadena alimentaria y todos los aspectos relacionados con la calidad y la competitividad incluyendo el desarrollo de información que soporte la toma de decisiones. Así como, desarrollar cadenas con ventajas y beneficios entre productores, industriales, comerciantes y otros actores de los subsistemas alimentarios [13]. Dentro de la industria agroalimentaria, el cultivo agrícola de la cebada ocupa el cuarto lugar en importancia en el mundo, después del trigo, arroz y maíz [14]. En México, la cebada ocupa el quinto lugar en la producción nacional de granos, representando en términos monetarios aproximadamente 138 millones de dólares, aportando 18 y 42% entre los estados de Hidalgo y Guanajuato, respectivamente.

En el país la producción agrícola de cebada se distribuye en

primer lugar en el estado de Hidalgo, el cual aporta 125 mil

hectáreas para la siembra de este cultivo, seguido por el

estado de Guanajuato con 45 mil hectáreas. Sin embargo, el

Fig. 1. Procesos de administración de la cadena de suministros, basado en [8].

rendimiento de este cultivo no mantiene una proporción igual, ya que tan sólo el estado de Guanajuato obtiene un rendimiento de 5.36 ton/ha mientras que el estado de Hidalgo sólo obtiene en producción un rendimiento de 1.30 ton/ha, este fenómeno se presenta principalmente por el número de hectáreas siniestradas que merman la productividad del sector [15].

En México, se clasifican los principales productos agrícolas como sistema producto, el cual es definido como un conjunto de elementos y agentes concurrentes de los procesos produc- tivos de productos agropecuarios, incluidos el abastecimiento de equipo técnico, insumos productivos, recursos financieros, la producción primaria, acopio, transformación, distribución y comercialización [16]. Donde se pueden encontrar sistemas producto para el agave mezcalero, agave tequilero, aguacate, ajo, algodón, arroz, cacao, café, cebada maltera y chile; en total se identifican 70 sistemas producto [2].

Para el propósito de esta investigación, resulta conveniente definir "cadena de suministros agroalimentaria". De acuerdo a Bijman [17], cadena de suministros agroalimentaria es aquella en la cual se producen y distribuyen productos agrícolas y hortícolas donde los flujos de productos e infor- mación toman lugar simultáneamente.

De acuerdo a las definiciones de sistema producto y cadena de suministros agroalimentaria se puede observar que existen similitudes en ambos conceptos.

La planeación estratégica de los sistemas producto se rige a través de un plan rector, de acuerdo a Servicio de Información Agroalimetaria y Pesquera, SIAP [2], Plan Rector (PR) se define como el documento guía que da dirección a las accio- nes del comité (es la entidad ejecutiva de la concepción, diseño e implementación de la estrategia de fortalecimiento del sistema), en términos de efectividad y eficiencia, de todas las acciones encaminadas a fortalecer la cadena de valor. El PR se compone básicamente de un esquema de visión del sistema producto, de la caracterización de los actores parti- cipantes y de la definición de las estrategias que permitan la consolidación de la visión consensada del sistema. Además, los diferentes componentes del PR mantienen como hilo conductor el concepto competitividad del sistema producto de forma tal que las acciones que de él se deriven busquen privilegiadamente obtenerlo [2].

4.4 Problema de investigación

De acuerdo a la problemática identificada a través del Plan Rector Nacional (PRN) del Sistema Producto Cebada (SPC) publicado en 2005, se identifican ocho áreas de oportunidad:

organización y capacitación, investigación y transferencia de tecnología, producción, beneficio y calidad, finan- ciamiento y seguro, empresas integradoras, comercialización y capitalización. Para las cuales, se proponen diez estrategias para su fortalecimiento, con lo cual se busca que a través del tiempo se cuente con un indicador numérico para medir su avance. De acuerdo a lo anterior, resulta de gran importancia contar con indicadores de desempeño de procesos [18], [10], [19], [20], [21]. Las estrategias de fortalecimiento son: for- talecimiento de la base de conocimiento para la toma de decisiones, perfeccionamiento del modelo de gestión y orga- nización del comité, desarrollo del esquema de evaluación y seguimiento, perfeccionamiento del proceso productivo en los eslabones del sistema producto, asignación eficiente de recursos auxiliares de no mercado, encadenamiento productivo, desarrollo de infraestructura básica, planeación de mercado, desarrollo y perfeccionamiento de los mecanismos de finan- ciamiento y cobertura de riesgos, marco legal y regulatorio.

Sin embargo, para el propósito de la presente investigación y con base en las recomendaciones del PR sólo se abordarán las estrategias que tienen relación directa con la cadena de suminis- tros agroalimentaria (desarrollo del esquema de evaluación y seguimiento, perfeccionamiento del proceso productivo en los eslabones del sistema producto, encadenamiento pro- ductivo).

El comité del SPC integra las principales partes involucradas de la cadena de suministros de la cebada [16], cuyo propósito debería ser medir con claridad el efecto que tienen las acciones sobre metas específicas y objetivos definidos por el propio comité. Aunado a lo anterior, [22] menciona que una de las principales deficiencias de los actuales instrumentos de medidas de desempeño de la cadena de suministros no son específicas para la medición y cumplimiento de las partes involucradas, es decir, estos instrumentos de medición no responden a la propia naturaleza de los involucrados de la SC [23]. Además, el diseño de la cadena de suministros tiene implicaciones para las partes involucradas, por tanto, los indicadores clave deben ser abordados de acuerdo a ellas [24].

Con base en lo mencionado anteriormente, este artículo

presenta una propuesta que permita identificar, clasificar y

plantear métricas encaminadas a la medición de las metas

de los propios involucrados dentro del Sistema Producto

Cebada, puesto que al revisar el PR se observa que no propo-

ne ninguna herramienta para la verificación de estas metas,

siendo que recomienda la utilización de indicadores de desem-

peño cuantitativos y cualitativos [14]. Esta misma proble-

mática se observa en los Planes Rectores Estatales (PRE),

los cuales son derivados del PRN y específicamente el definido

para el estado de Hidalgo, el cual se utilizará como base en

esta propuesta.

5. Desarrollo de la propuesta 5.1. Partes involucradas del SPC

El desempeño de la SC es definido por Van der Vorst [19] y Christopher [25], como el grado en el cual una SC cumple con los requerimientos del usuario final y de las partes involucradas, en este sentido, resulta conveniente definir a las partes involucradas que participan dentro del SPC para el caso del estado de Hidalgo. En la figura 2, se muestra la caracterización de los involucrados en el SPC del estado de Hidalgo, de acuerdo a la percepción de los integrantes del comité del SPC [1]. Este comité debe ser integrado por insti- tuciones públicas competentes en la materia, organizaciones de productores, cámaras industriales y de servicio que estén involucrados directamente en la cadena producción-consumo y de los demás representantes que de conformidad con su reglamento interno establezcan los miembros del mismo [16].

De esa forma, los involucrados son agrupados como pro- ductores, proveedores y clientes. Los primeros son aquellos que se dedican al cultivo de la cebada, éstos son clasificados como productores con tecnología (que utilizan un paquete tecnológico mínimo) o sin tecnología (los que cultivan en ausencia de tecnología), además son agrupados en tres regiones:

Apan, Singuilucan-Almoloya y Valle de San Javier. Por otro lado, los proveedores son aquellos que suministran algún tipo de materia prima, insumos o servicios. En la figura 2, se identifican algunos de los proveedores de materia prima

(semilla), insumos (diesel, equipamiento) y servicios (ase- soría, seguros), estos son: SAGARPA, SAGEH (Secretaría de Agricultura del Gobierno del Estado de Hidalgo) e IASA (Impulsora Agrícola, S. A.). Sin embargo, no hay una identi- ficación clara de las organizaciones involucradas en el sumi- nistro de aquellos insumos como: fertilizantes, fungicidas, insecticidas y combustibles; y servicios: maquila para la pre- paración del terreno, renta de maquinaria, trillado, trans- portistas, asesoría profesional y fondos de aseguramiento.

Por último, IASA y otros intermediarios son los clientes del SPC, donde IASA se considera como el principal comprador, puesto que es el centro logístico de acopio para la industria maltera y cervecera.

Con base en la información de la figura 2, es posible agrupar a los involucrados de acuerdo al concepto de SC, lo anterior se realiza con el objeto identificar de forma clara a los involucrados en la cadena del SPC.

La tabla 1 muestra las principales partes involucradas que participan dentro del comité del SPC, donde se muestran las "categorías" de las partes involucradas, estas categorías representan la forma en que las partes involucradas participan dentro de la cadena, las subcategorías son las divisiones de cada una de las categorías (por ejemplo, los diferentes tipos de proveedores de acuerdo al producto o servicio que brinden) y por último se agregan algunos ejemplos específicos de cada una de estas subcategorías. Es importante mencionar que en esta Tabla se agrega una categoría llamada "reguladores"

(para este artículo se denomina reguladores a las entidades de gobierno o externas que tengan participación en el SPC).

Una vez agrupadas las partes involucradas como se muestra la tabla 1, es posible ubicarlos dentro de los cinco procesos de administración de la SC de acuerdo al modelo SCOR, como se muestra en la figura 3. Para esta investigación se toma a los productores como empresa focal, puesto que el mismo PR los considera como el eje principal del SPC, esto es debido a uno de los objetivos que plantea el Plan Nacional de Desarrollo para el fortalecimiento del sector rural. El primer proceso es el de la planeación que rige a toda la cadena del SPC, a través del cual se generan planes individuales para cada eslabón de la misma. Partiendo de los productores como eje focal, se tiene a la izquierda a los proveedores, los cuales se carac- terizan en la tabla 1. De la misma forma, a la derecha se ubican los clientes, los cuales se agrupan en intermediarios, fabricantes y minoristas. Dentro del SPC también se encuentran las enti- dades de tipo regulador, cuyas funciones principales son pro- mover, controlar y legislar las actividades a lo largo del SPC.

Una vez definidas las partes involucradas que integran el

SPC y ubicadas dentro de los procesos de la administración

Fig. 2. Principales involucrados del SPC del Edo. de Hidalgo [1].

de la SC, se procede a identificar los atributos y métricas de desempeño que permitan medir el cumplimiento de sus requerimientos y, a su vez, ayuden a establecer al comité del SPC un punto de comparación y evaluación de cambios a través del tiempo, tal como lo propone [19], [11], [26], [10] y [25], esto se desarrollará en la siguiente sección.

Tabla 1. Principales partes involucradas del SPC del estado de Hidalgo.

Categoría

semillas insumos iogística energía contratista consultores equipamiento aseguradoras regiones acopiadores producción de malta detallista

gobierno Parte

involucrada

Proveedores

Productor Intermediario Fabricante Minorista Regulador

Ejemplo

IASA fertilizantes transportista CFE trillado despachos maquinaria fondos

productores con tecnología IASA

industria de la cerveza consumidor

SAGARPA

Fig. 3. Caracterización de procesos del SPC de acuerdo al modelo SCOR, elaboración propia, basado en información de [1].

5.2 Identificación de los atributos de desempeño para el SPC y su conceptualización

El proceso de medición del desempeño es fundamental para el ambiente actual de negocios [26], ya que a través de éste se puede conocer, evaluar, controlar y corregir el desempeño de los objetivos estratégicos de una organización en particular, o bien de la SC completa. Debido a ello, es importante el estable- cimiento de métricas que permitan monitorear el estado presente y futuro de planes de acción estra- tégicos [26]. Por otro lado, [27] señala que una métrica es la forma de traducir cuantitativamente las metas estratégicas de la organización. En [28] se menciona que la única manera de evaluar la SC es a través de la implantación de medidas (métricas) de desempeño.

El desempeño de la SC es un conjunto de mediciones de desempeño que depende del comportamiento de cada una de las etapas de la cadena y de sus respec- tivos procesos que se ejecutan en estas etapas. [10]

Clasifica las medidas desempeño en cualitativas y cuantitativas. Algunos ejemplos de las primeras son:

satisfacción del cliente, flexibilidad, integración de flujo de materiales e información, administración del riesgo, desem- peño del proveedor, entre otras. Las medidas cuantitativas se basan en dos categorías: (1) objetivos basados, directamente, en costo o ganancia y (2) objetivos basados en una medición de respuesta al cliente. Como ejemplos de las basadas a costos

Fuente: elaboración propia con datos de [1].

se tienen: minimización de costos, maximización de ventas, maximización de utilidades, minimización de la inversión en inventario y maximización del retorno de inversión. Para el caso de las medidas basadas en la respuesta al cliente se tienen los siguientes ejemplos: maximización del nivel de cumplimiento, minimización de la entrega de productos tar- díos, minimización del lead time y minimización de la du- plicidad de funciones (véase tabla 2).

Autores como Van der Vorst [29] y Gunasekaran [20] identi- fican tres principales niveles jerárquicos, los cuales son: a nivel red, a nivel organización y a nivel proceso. El primero contiene indicadores que sirven como punto de referencia para evaluar el desempeño de cada miembro de la SC, como por ejemplo, la contribución de cada miembro en el valor agregado a la SC (como un todo) y el retorno de la inversión. Los indicadores a nivel organización evalúan la eficiencia y efec- tividad de la planeación y control de actividades, como por ejemplo, el plazo de entrega (lead time), los niveles de

inventario, la confiabilidad en la entrega, la calidad del producto, entre otros. Por último, los indicadores a nivel proceso se refieren a los recursos utilizados en la SC (el ren- dimiento de un proceso o el grado de utilización), como se muestra en la tabla 3.

Por otro lado, el modelo SCOR plantea cinco atributos de desempeño, donde atributo es definido de acuerdo al diccio- nario de APICS como una descripción de un artículo o ser- vicio que especifica la presencia o ausencia de algo, como por ejemplo "a tiempo" o "tarde" [7]. Estos atributos son:

confiabilidad, respuesta, agilidad, costo y activos, los cuales a su vez, son agrupados en dos categorías: con enfoque al cliente y con enfoque a la organización. Los atributos son medidos a través de un conjunto de métricas de desempeño, estas son estructuradas de forma jerárquica en diferentes niveles, la tabla 4 muestra las métricas del nivel uno. Las métricas del nivel dos están asociadas con un subconjunto de proceso, por ejemplo para el cumplimiento de la orden perfecta, las métricas en el nivel dos son: porcentaje de órdenes cumplidas, desempeño de la entrega al cliente de acuerdo a la fecha Tabla 2. Medidas de desempeño en el modelado de la

cadena de suministros (basado en [10]).

Medida de desempeño Minimizar costo Minimizar los niveles de inventario promedio Maximizar la ganancia Minimizar la cantidad de inventario absoluto

Alcanzar el objetivo de nivel de servicio (tasa de cumplimiento) Minimizar la probabilidad Minimizar la probabilidad de producto faltante

Minimizar la varianza de la demanda del producto Maximizar los beneficios del comprador - proveedor

Minimizar el número de días y el costo total de la actividad Maximizar la capacidad disponible del sistema Base

Costo

Respuesta al cliente

Respuesta al cliente y costo

Costo y tiempo de la actividad

Flexibilidad

Tabla 3. Los tres niveles de jerarquía de la cadena de suministro agroalimentaria [29].

Indicador de desempeño Disponibilidad del producto en el anaquel

Calidad del producto Respuesta

Confiabilidad de la entrega Costo total de la SC Nivel de inventario Tiempo de ciclo Respuesta

Confiabilidad de la entrega Costos totales de la organización Respuesta

Tiempo de proceso Costo de proceso Rendimiento del proceso Nivel

Red de la SC

Organización

Procesos

Tabla 4. Los procesos del modelo SCOR.

Atributos de desempeño Métricas de nivel 1

Cumplimiento de la orden perfecta Tiempo de ciclo del cumplimiento de la orden

Flexibilidad de la cadena de suministros hacia atrás Adaptabilidad de la cadena de suministros hacia atrás Administración del costo de la cadena de suministros Costos de los bienes vendidos Tiempo de ciclo de efectivo a efectivo

Retorno del capital de trabajo

Confiabilidad Respuesta Agilidad Costo Activos Enfocados al cliente Enfocados a la

organización compromiso, precisión de la documentación y condición

perfecta.

Estas propuestas pueden aplicarse de forma general para cualquier tipo de industria u organización. Sin embargo, es necesario poder identificar y agrupar las métricas de acuerdo a las necesidades de una SC en particular, debido a las carac- terísticas y complejidad de la misma, y que a su vez den respuesta a los requerimientos de los involucrados en la SC [19], [25]. Por lo que, en este contexto y una vez ubicados a los involucrados de nuestro del presente trabajo (SPC) se procede a identificar los atributos necesarios para medir el logro de los objetivos de las partes involucradas a través de distintas métricas.

Por lo mencionado anteriormente, es necesario basarse en la propuesta de [11] quienes hacen una revisión de la literatura de los indicadores de desempeño existentes, y a partir de ello establecen los atributos y métricas de desempeño para una SC agroalimentaria. La figura 4 muestra los atributos de desempeño para la SC agroalimentaria, los cuales son: efi- ciencia, flexibilidad, respuesta, calidad del alimento y confia- bilidad. A esta propuesta se agrega el atributo confiabilidad,

puesto que, para el caso del SPC es necesario medir el cumplimiento de la orden perfecta, esto es, condición perfecta (cantidad adecuada, en el tiempo adecuado y con las condi- ciones solicitadas por el cliente), documentación precisa, por- centaje de órdenes completas, entre otros.

Una vez identificadas a las partes involucradas del SPC y a los atributos de desempeño que pueden ser considerados dentro de los procesos del SPC, es posible construir un marco de refe- rencia donde se incluyen algunos ejemplos de métricas con base en la relación de los atributos y las partes involucradas, como se muestra en la tabla 5. En esta tabla se agrupan a las partes involucradas del SPC de acuerdo al eslabón en el que participan dentro de la SC, incluyendo a los organismos iden- tificados como reguladores que tienen influencia en la misma.

Además, dentro de los atributos se identificaron algunas mé-

tricas relacionadas con éstos, por ejemplo, dentro del atri-

buto "eficiencia" se ubican las métricas: costos, ganancias e

inventarios y finalmente se ubicaron las métricas que pueden

ser de interés para las diferentes partes involucradas de acuerdo

a los procesos que ellos desempeñan con base en el mapeo

de procesos del SPC (véase figura 5).

Fig. 4. Atributos de desempeño y ejemplos de métricas para el SPC, elaboración propia basada en la propuesta de [11].

Tabla 5. Marco de referencia de atributos de desempeño para las diferentes partes involucradas.

Este mapeo se realiza tomando como referencia el modelo SCOR 2008, donde se ubican los cinco procesos de la admi- nistración de la SC (planeación, procuración, fabricación, entregas y retornos), tomando en cuenta el ambiente de fabri- cación. Estos procesos se identifica como "P1" planeación de la SC, "P2" planeación de la procuración, "P3" planeación de la fabricación, "P4" planeación de las entregas. El proceso P1 se encuentra determinado como eje estratégico del propio Plan Rector del SPC, el cual lo integra el propio comité y los productores que se consideran como empresa focal; del pro- ceso P1 derivan entonces los planes operativos P2, P3 y P4 los cuales se ubican en los proveedores y clientes, por ejemplo un proceso P2 será realizado por los proveedores de insumos con el fin de asegurar el abasto de sus productos, mientras que los productores deberán con base en P1 desarrollar estra- tegias de P2, P3 y P4 que definan el abasto, producción y entrega hacia los clientes. Una vez definido el proceso de planeación, se deberán integrar los procesos de procuración, fabricación, entrega y retornos de acuerdo al propio ambiente de fabricación en el que se encuentre. Es decir, "S1" indica un proceso de procuración para inventario, "S2" indica un proceso de procuración para fabricación por orden, "S3" indica un proceso de procuración para fabricación por proyecto,

"M1" indica un proceso de fabricación para inventario, "M2"

Fig. 5. Mapeo de procesos de administración de la cadena de suministros para el SPC.

indica un proceso de fabricación por orden, "M3" indica un proceso de fabricación por proyecto, "D1" indica un proceso de entrega para fabricación para inventario, "D2" indica un proceso de entrega para fabricación por orden, "D3" indica un proceso de entrega para fabricación por proyecto, "SR1"

"DR1" hacen referencia a un proceso de retornos de productos defectuosos desde el cliente hacia el proveedor. El proceso P1 lo debería establecer el comité del SPC y a partir de este se derivan los procesos para la procuración dentro de la cadena (es decir, de todas aquellas partes involucradas que realicen funciones de reabastecimiento, como en el caso de provee- dores de insumos, productores, intermediarios, fabricantes y centros de distribución); de la misma forma los procesos P3 y P4 surgen de P1 y son llevados a cabo por las partes involucradas que desarrollan funciones de fabricación y entrega;

partiendo de estos procesos de planeación deben establecerse los procesos de procuración (S1, S2, y S3), los procesos de fabrica- ción (M1, M2 y M3), los procesos de entrega (D1, D2 y D3) y los procesos de retorno (SR1 y DR1), tal como se muestra en la figura 5.

Por último, en la tabla 6 las partes involucradas se agrupan

como reguladores, proveedores, empresa focal y clientes donde

para cada una de ellas se determinan los atributos de

desempeño de acuerdo a la naturaleza de su propio negocio, por ejemplo, los clientes estarían interesados en evaluar la flexibilidad (satisfacción del cliente, flexibilidad del volumen, flexibilidad del envío y cantidad de backorders), la respuesta (tasa de cumplimiento, productos tardíos, tiempo de respues- ta al cliente, lead time y errores de embarque), calidad del alimento (calidad del producto y calidad del proceso) y

confiabilidad (cumplimiento de la orden perfecta), a partir de estos atributos se propone el uso de algunas métricas que den respuesta a los mismos, como son flexibilidad del volumen, tasa de cumplimiento, calidad del producto y cumplimiento de la orden perfecta, entre otras. Donde la colección de datos para su cálculo se obtiene de la información que proporcionan los procesos de la SCM del SPC.

Tabla 6. Ejemplos de métricas para la medición de los procesos de las diferentes partes involucradas en el SPC.